內(nèi)燃機(jī)的氣缸吸入空氣量推定裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明得到一種內(nèi)燃機(jī)的氣缸吸入空氣量推定裝置，能夠以較少的適應(yīng)常數(shù)、高精度并實時地進(jìn)行計算。包括：AFS(2)；單元(22)，該單元(22)計算表示進(jìn)入到氣缸內(nèi)的空氣量的指標(biāo)、即體積效率修正系數(shù)(Kv)；物理模型(25)，該物理模型(25)對進(jìn)氣系統(tǒng)的響應(yīng)延遲建立模型；以及單元(21)，該單元(21)利用吸入空氣量(Qa)、體積效率修正系數(shù)(Kv)以及物理模型(25)來計算實際被吸入的氣缸吸入空氣量。利用吸入空氣量(Qa)、進(jìn)氣歧管密度(ρb)以及進(jìn)氣歧管密度變化量(Δρb)來計算在通過進(jìn)氣系統(tǒng)的響應(yīng)延遲模型來計算吸入到氣缸內(nèi)的空氣量時所需要的體積效率修正系數(shù)(Kv)。
【專利說明】內(nèi)燃機(jī)的氣缸吸入空氣量推定裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]
本發(fā)明涉及一種設(shè)有WT(可變閥門)機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，具體而言，涉及一種用于對氣缸吸入空氣量進(jìn)行高精度計算的內(nèi)燃機(jī)的氣缸吸入空氣量推定裝置。
【背景技術(shù)】[0002]
通常，為了對發(fā)動機(jī)進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?，對被吸入到氣缸?nèi)的空氣量進(jìn)行高精度的計算、并進(jìn)行與吸入到氣缸內(nèi)的空氣量相對應(yīng)的燃料控制及點(diǎn)火時機(jī)控制是非常重要的。
關(guān)于燃料控制，一般來說，如果能夠進(jìn)行反饋控制，以使得相對于吸入空氣量、噴射出達(dá)到目標(biāo)空燃比的燃料量，就能得到良好的控制特性。
[0003]
另一方面，關(guān)于點(diǎn)火時機(jī)控制，不僅要根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和氣缸吸入空氣量，還需要根據(jù)其它主要因素、例如包含發(fā)動機(jī)溫度、爆震產(chǎn)生狀況、燃料特性、以及EGR(Exhaust GasRecirculation:廢氣再循環(huán))量與吸入空氣量之比即EGR率，在發(fā)動機(jī)輸出最大的點(diǎn)火提前角MBT(Minimun Spark Advance for Best Torque:最佳轉(zhuǎn)矩的最小點(diǎn)火提前角)下進(jìn)行控制。
[0004]
在對MBT產(chǎn)生影響的上述主要因素中，例如，發(fā)動機(jī)溫度可以由發(fā)動機(jī)冷卻水溫度傳感器來檢測,爆震產(chǎn)生狀況可以由爆震傳感器來檢測,而燃料特性可以根據(jù)爆震產(chǎn)生狀況，來判斷是普通汽油或是高辛烷值汽油。
[0005]
但是，關(guān)于EGR率，雖然外部EGR可以根據(jù)EGR閥的開度、排氣壓力以及進(jìn)氣管內(nèi)壓力來計算，但是高精度地推定內(nèi)部EGR率則較為困難。
SP、關(guān)于EGR量，有基于EGR閥的開度的外部EGR控制、以及控制殘留在氣缸內(nèi)的排氣量的內(nèi)部EGR控制，其中，該EGR閥設(shè)于連結(jié)排氣管與進(jìn)氣管的EGR通路，另外，也有同時進(jìn)行外部EGR控制與內(nèi)部EGR控制的情況。
[0006]
對于內(nèi)部EGR的控制，設(shè)置使進(jìn)氣閥及排氣閥的閥門開閉時刻可以變化的VVT (可變氣門正時:Variable Valve Timing)機(jī)構(gòu)，并通過閥門開閉時刻來改變進(jìn)氣閥及排氣閥同時開啟的狀態(tài)、即重疊期間。
[0007]
特別是，在具備可使進(jìn)氣閥及排氣閥的閥門開閉時刻變化的進(jìn)排氣VVT的發(fā)動機(jī)中，從進(jìn)氣歧管吸入到氣缸中的空氣量會根據(jù)氣門正時而產(chǎn)生較大變化，因此，若不考慮氣門正時帶來的影響，則被吸入到氣缸中的空氣量的計算精度可能會下降。
[0008] 另外，近年來，一般以發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩為指標(biāo)來進(jìn)行對發(fā)動機(jī)的控制，即使在推定發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的情況下，由于熱效率會根據(jù)氣缸吸入空氣量及EGR率而發(fā)生變化，因此不管是為了計算上述的MBT，還是為了推定轉(zhuǎn)矩以及熱效率，都需要高精度地對氣缸吸入空氣量及EGR率進(jìn)行計算。
[0009]
以往，提出有在以具有進(jìn)排氣VVT的發(fā)動機(jī)為對象的情況下的、內(nèi)燃機(jī)的氣缸吸入空氣量推定裝置(例如，參照專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2)。
在專利文獻(xiàn)I中，公開了一種利用物理模型以作為運(yùn)算模型，并基于進(jìn)氣路徑內(nèi)的壓力來對運(yùn)算模型進(jìn)行修正的技術(shù)，該物理模型對通過節(jié)流閥的空氣進(jìn)入到氣缸內(nèi)為止的進(jìn)氣系統(tǒng)的響應(yīng)延遲建立模型。
[0010]
雖然考慮到根據(jù)上述專利文獻(xiàn)1，能夠消除體積效率修正系數(shù)的誤差，但如果是進(jìn)排氣VVT系統(tǒng)，則若以進(jìn)氣以及排氣的控制分割數(shù)各為6個(以6個代表點(diǎn)來表示VVT機(jī)構(gòu)的動作范圍，并對它們之間進(jìn)行插值來使用)的情況為例，就需要6X6( = 36)個體積效率修正系數(shù)映射所需的數(shù)據(jù)，以作為基礎(chǔ)特性。
此外，如果采用僅具有進(jìn)氣WT的結(jié)構(gòu)，則需要6個體積效率修正系數(shù)映射。
[0011]
另一方面，在專利文獻(xiàn)2中，與專利文獻(xiàn)I不同，公開了如下的技術(shù):通過使用檢測發(fā)動機(jī)的吸入空氣量的空氣流量計以及檢測發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣壓力的進(jìn)氣壓力傳感器，利用進(jìn)氣壓力的變化量來修正吸入空氣量，并在進(jìn)氣沖程中累加修正運(yùn)算結(jié)果，從而對各個氣缸計算出氣缸吸入空氣量。
[0012]
雖然考慮到根據(jù)上述專利文獻(xiàn)2，無需計算體積效率修正系數(shù)，也無需進(jìn)行響應(yīng)延遲模型的濾波處理，但是發(fā)動機(jī)控制所使用的各類傳感器常常會在測量過程中產(chǎn)生微小的誤差，因此這樣的話仍然難以對氣缸吸入空氣量進(jìn)行高精度的計算。
[0013]
例如，對于需要特別高的精度的進(jìn)氣系統(tǒng)的傳感器值，進(jìn)行用于抑制微小的誤差的處理，例如每隔Ims進(jìn)行采樣，每隔規(guī)定的曲柄角度間，計算出采樣值的平均值等。另外，對于響應(yīng)延遲模型的濾波處理也具有相同的效果。
[0014]
即，在專利文獻(xiàn)2的技術(shù)中，考慮到氣缸吸入空氣量中將產(chǎn)生微小的誤差，這樣的話就不適用于燃料控制以及點(diǎn)火時機(jī)控制，并且也不適用于發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的推定運(yùn)算?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
[0015]
專利文獻(xiàn)1:日本專利第4029739號公報 專利文獻(xiàn)2:日本專利第3622538號公報

【發(fā)明內(nèi)容】
發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0016]
在專利文獻(xiàn)I的情況下，現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)的氣缸吸入空氣量推定裝置通過使用運(yùn)算模型來消除體積效率修正系數(shù)的誤差，但是在應(yīng)用于進(jìn)排氣VVT系統(tǒng)的情況下，需要例如36個體積效率修正系數(shù)映射所需的數(shù)據(jù)，使得運(yùn)算變得復(fù)雜，從而產(chǎn)生不具有實用性的問題。
[0017]
另外，在專利文獻(xiàn)2的情況下，使用空氣流量計以及進(jìn)氣壓力傳感器來對各個氣缸計算氣缸吸入空氣量，但是由于各類傳感器所具有的微小誤差，使得存在在氣缸吸入空氣量的計算值中產(chǎn)生微小誤差的問題。
[0018]
此外，為了推定氣缸吸入空氣量，考慮例如使用表示從進(jìn)氣歧管進(jìn)入到氣缸內(nèi)的空氣量的指標(biāo)即體積效率相當(dāng)值(體積效率修正系數(shù))、以及上述響應(yīng)延遲模型，并基于兩個內(nèi)部變量(進(jìn)氣效率以及排氣效率)來計算體積效率相當(dāng)值。另外，考慮基于排氣效率來推定內(nèi)部EGR率。
[0019]
相對于在進(jìn)排氣VVT系統(tǒng)中需要36個體積效率修正系數(shù)映射,上述技術(shù)的目的在于，通過利用近似式來計算內(nèi)部變量，從而來大幅度地減少所需的映射數(shù)量。
但是，在該情況下，如果以一階近似式來計算內(nèi)部變量，則可以大幅度地減少所需的映射數(shù)量，但在出于提高精度的目的而利用兩階近似式或三階近似式來進(jìn)行計算的情況下，所需的映射數(shù)量增多，因此映射數(shù)量的減少效果下降，從而產(chǎn)生問題。
[0020]
另外，為了求出用于計算內(nèi)部變量的近似式，最終如果是進(jìn)排氣VVT系統(tǒng)，則需要測量36個體積效率修正系數(shù)映射所需的數(shù)據(jù)，從減少工時數(shù)的觀點(diǎn)來看存在無法估計效果的問題。
并且，還具有體積效率修正系數(shù)容易因為環(huán)境條件以及個體差異而產(chǎn)生誤差，從而無法消除該誤差的問題。
[0021]
即，在具有VVT機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)中，在根據(jù)使用了體積效率相當(dāng)值的進(jìn)氣系統(tǒng)的物理模型來推定吸入到氣缸內(nèi)的實際吸入空氣量的情況下，體積效率相當(dāng)值會根據(jù)WT機(jī)構(gòu)的實際氣門正時而發(fā)生變化，因此需要根據(jù)氣門正時來使體積效率相當(dāng)值進(jìn)行適應(yīng)，另外，在推定內(nèi)部EGR率時，內(nèi)部EGR率也會根據(jù)VVT機(jī)構(gòu)的實際氣門正時而發(fā)生變化，因此也需要根據(jù)氣門正時來使內(nèi)部EGR率進(jìn)行適應(yīng)，從而產(chǎn)生存儲映射的數(shù)量龐大的問題。
[0022]
本發(fā)明為了解決上述問題而得以完成，其目的在于得到一種內(nèi)燃機(jī)的氣缸吸入空氣量推定裝置，通過實時地計算在推定氣缸吸入空氣量時所需的體積效率修正系數(shù)，來實現(xiàn)專利文獻(xiàn)I中的消除體積效率修正系數(shù)的誤差的功能、而無需對體積效率修正系數(shù)進(jìn)行適應(yīng)處理，與此同時，實現(xiàn)不會產(chǎn)生像專利文獻(xiàn)2那樣的各類傳感器的微小誤差的運(yùn)算處理，并且能夠基于較少的適應(yīng)常數(shù)以及較小的運(yùn)算負(fù)荷、以對恰當(dāng)?shù)乜刂瓢l(fā)動機(jī)而言足夠的精度來計算氣缸吸入空氣量，而無需龐大的存儲容量。 解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
[0023]
本發(fā)明所涉及的內(nèi)燃機(jī)的氣缸吸入空氣量推定裝置為了推定向在節(jié)流閥下游一側(cè)的進(jìn)氣管處設(shè)置的內(nèi)燃機(jī)吸入的氣缸吸入空氣量，包括:吸入空氣量檢測單元，該吸入空氣量檢測單元對通過節(jié)流閥并被吸入到內(nèi)燃機(jī)內(nèi)的吸入空氣量進(jìn)行檢測；以及物理模型，該物理模型對通過節(jié)流閥后的空氣進(jìn)入到氣缸內(nèi)為止的進(jìn)氣系統(tǒng)的響應(yīng)延遲建立模型，物理模型包含:體積效率相當(dāng)值計算單元，該體積效率相當(dāng)值計算單元計算表示從節(jié)流閥下游一側(cè)進(jìn)入到內(nèi)燃機(jī)的氣缸內(nèi)的空氣量的指標(biāo)、即體積效率相當(dāng)值；氣缸吸入空氣量計算單元，該氣缸吸入空氣量計算單元利用吸入空氣量、體積效率相當(dāng)值以及物理模型來計算實際被吸入到氣缸內(nèi)的氣缸吸入空氣量；以及進(jìn)氣管內(nèi)密度計算單元，該進(jìn)氣管內(nèi)密度計算單元計算在節(jié)流閥下游一側(cè)的進(jìn)氣管內(nèi)密度以及進(jìn)氣管內(nèi)密度變化量，體積效率相當(dāng)值計算單元利用吸入空氣量、進(jìn)氣管內(nèi)密度以及進(jìn)氣管內(nèi)密度變化量來計算體積效率相當(dāng)值。
發(fā)明效果
[0024]
根據(jù)本發(fā)明，通過實時地計算在對進(jìn)氣系統(tǒng)的響應(yīng)延遲建立模型的物理模型中所使用的體積效率相當(dāng)值，從而能夠以較少的適應(yīng)常數(shù)以及較少的運(yùn)算負(fù)荷并以對恰當(dāng)?shù)乜刂瓢l(fā)動機(jī)而言足夠的精度來推定氣缸吸入空氣量，而無需龐大的存儲容量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]
圖1是表示本發(fā)明的實施方式I所涉及的內(nèi)燃機(jī)的氣缸吸入空氣量推定裝置以及發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是表示本發(fā)明的實施方式I所涉及的內(nèi)燃機(jī)的氣缸吸入空氣量推定裝置的功能結(jié)構(gòu)以及各種傳感器的框圖。
圖3是表示本發(fā)明的實施方式I中的氣缸吸入空氣量的計算步驟的流程圖。
圖4是表示本發(fā)明的實施方式I中的體積效率修正系數(shù)的計算步驟的流程圖。
圖5是對于進(jìn)氣歧管內(nèi)以及氣缸內(nèi)、分別示出本發(fā)明的實施方式I中的新鮮氣體與內(nèi)部EGR的各自的容積以及各自的壓力的關(guān)系的說明圖。
圖6是表示本發(fā)明的實施方式I中的缸內(nèi)壓力與缸內(nèi)容積的關(guān)系(P-V線圖，取雙對數(shù)來表示)的一個示例的說明圖。
圖7是表示本發(fā)明的實施方式I中的進(jìn)氣歧管壓力峰值與進(jìn)氣沖程結(jié)束時的缸內(nèi)壓力的關(guān)系的說明圖。
圖8是表示本發(fā)明的實施方式I中的內(nèi)部EGR率的計算步驟的流程圖。
【具體實施方式】
[0026]
實施方式I
下面，參照附圖對本發(fā)明的實施方式I進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖1是表示本發(fā)明的實施方式I所涉及的內(nèi)燃機(jī)的氣缸吸入空氣量推定裝置以及發(fā)動機(jī)I的結(jié)構(gòu)框圖，圖2是表示本發(fā)明的實施方式I所涉及的內(nèi)燃機(jī)的氣缸吸入空氣量推定裝置的功能結(jié)構(gòu)以及各種傳感器的框圖。
[0027]
圖1中，內(nèi)燃機(jī)的氣缸吸入空氣量推定裝置由與發(fā)動機(jī)I相關(guān)聯(lián)的各種傳感器、以及與各種傳感器相連接的電子控制單元20構(gòu)成。下面，將電子控制單元20簡稱為ECU20 (Electric Control Unit:電子控制單兀)。
[0028]
由ECU20構(gòu)成與各種傳感器及各種致動器相關(guān)聯(lián)的發(fā)動機(jī)控制裝置，并基于來自表示發(fā)動機(jī)I的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的各種傳感器的檢測信息，來控制發(fā)動機(jī)I的各種致動器。
[0029]
發(fā)動機(jī)I的進(jìn)氣系統(tǒng)的上游一側(cè)設(shè)有測定吸入空氣量Qa(進(jìn)氣管內(nèi)的空氣流量)的氣流傳感器2。下面，將氣流傳感器2簡稱為AFS2 (Air Fl ow Sensor:氣流傳感器)。
另外，AFS2的下游一側(cè)(發(fā)動機(jī)I 一側(cè))設(shè)有電子控制節(jié)流器4。
[0030]
電子控制節(jié)流器4由如下部分構(gòu)成:節(jié)流閥4a，該節(jié)流閥4a調(diào)整吸入空氣量Qa ；以及節(jié)流致動器，該節(jié)流致動器用于對節(jié)流閥4a的開度Θ (節(jié)流開度)進(jìn)行電子控制。另外，電子控制節(jié)流器4上設(shè)有用于測定節(jié)流開度Θ的節(jié)流開度傳感器3。
[0031]
電子控制節(jié)流器4的下游一側(cè)設(shè)有氣室(surge tank) 5及進(jìn)氣歧管6，以作為用于將空氣導(dǎo)入發(fā)動機(jī)I內(nèi)的進(jìn)氣管(進(jìn)氣歧管部)。
構(gòu)成進(jìn)氣管的進(jìn)氣歧管6經(jīng)由進(jìn)氣閥與發(fā)動機(jī)I的氣缸內(nèi)的燃燒室連通。
[0032]
另一方面，發(fā)動機(jī)I的下游一側(cè)設(shè)有排氣歧管13，以作為用于將在氣缸內(nèi)燃燒后的廢氣排出的排氣管。
排氣歧管13經(jīng)由排氣閥與發(fā)動機(jī)I的氣缸內(nèi)的燃燒室連通。另外，雖未圖示，但排氣歧管13中設(shè)有用于控制空燃比的02傳感器、用于凈化廢氣的催化劑。
[0033]
電子控制節(jié)流器4下游一側(cè)的進(jìn)氣管上設(shè)有進(jìn)氣歧管壓力傳感器7以及進(jìn)氣溫度傳感器8，進(jìn)氣歧管壓力傳感器7對將氣室5及進(jìn)氣歧管6包含在內(nèi)的進(jìn)氣歧管空間的壓力(進(jìn)氣歧管壓力Pb)進(jìn)行測定，而進(jìn)氣溫度傳感器8對進(jìn)氣歧管空間內(nèi)的溫度(進(jìn)氣歧管溫度Tb)進(jìn)行測定。
[0034]
此外，也可以設(shè)置推定進(jìn)氣歧管壓力的單元，來代替測定進(jìn)氣歧管壓力Pb的進(jìn)氣歧管壓力傳感器7，另外，也可以設(shè)置近似測量外部氣體溫度(嚴(yán)格來說不同于進(jìn)氣歧管溫度Tb)的溫度傳感器(例如，內(nèi)置在AFS2中的溫度傳感器)，來代替測量進(jìn)氣歧管溫度Tb的進(jìn)氣溫度傳感器8。
另外，也可以使用例如基于節(jié)流開度Θ來推定吸入空氣量Qa等其它吸入空氣量測定單元，來替代AFS2。
[0035] 在進(jìn)氣歧管6的進(jìn)氣閥附近設(shè)有用于噴射燃料的噴射器9，并且在進(jìn)氣閥及排氣閥上分別設(shè)有用于使氣門正時可變的進(jìn)氣VVTlO及排氣VVT11。
另外，在氣缸蓋上設(shè)置有用于對在氣缸內(nèi)產(chǎn)生火花的火花塞進(jìn)行驅(qū)動的點(diǎn)火線圈12。
[0036]
圖2中，E⑶20包括:進(jìn)氣系統(tǒng)的物理模型25、以及控制量運(yùn)算單元26。
另外，物理模型25由如下單元構(gòu)成:氣缸吸入空氣量計算單元21、體積效率修正系數(shù)計算單元22、進(jìn)氣歧管密度計算單元23、以及內(nèi)部EGR率計算單元24。
[0037]
在來自上述各傳感器2、3、7、8的各種信息(吸入空氣量Qa、節(jié)流開度Θ、進(jìn)氣歧管壓力Pb、進(jìn)氣歧管溫度Tb)的基礎(chǔ)上，E⑶20中還輸入有由大氣壓傳感器14所測定出的大氣壓力。
[0038]
另外,ECU20中還輸入有來自未圖的其它各種傳感器(油門開度傳感器、曲柄角度傳感器等)的各種測定值。
此外，還可以使用其它大氣壓推定單元或使用內(nèi)置在ECU20中的大氣壓傳感器，來替代測定大氣壓力的大氣壓傳感器14。
[0039]
另外，詳細(xì)情況將在后面進(jìn)行說明，在ECU20內(nèi)的物理模型25中，進(jìn)氣歧管密度計算單元23基于由進(jìn)氣歧管壓力傳感器7測量出的進(jìn)氣歧管壓力Pb、和由進(jìn)氣溫度傳感器8測量出的進(jìn)氣歧管溫度Tb，來計算進(jìn)氣歧管密度P b (進(jìn)氣歧管內(nèi)的新鮮氣體密度)。
[0040]
另外，體積效率修正系數(shù)計算單元22利用進(jìn)氣歧管密度P b來計算體積效率修正系數(shù)Kv，而內(nèi)部EGR率計算單元24使用體積效率修正系數(shù)Kv來計算內(nèi)部EGR率Regr。
另外，氣缸吸入空氣量計算單元21利用由AFS2測定出的吸入空氣量Qa、及體積效率修正系數(shù)Kv來計算發(fā)動機(jī)I的實際氣缸吸入空氣量Qc。
[0041]
E⑶20內(nèi)的控制量運(yùn)算單元26基于所計算出的氣缸吸入空氣量Qc以及內(nèi)部EGR率Regr，來對噴射器9及點(diǎn)火線圈12進(jìn)行驅(qū)動。
另外，控制量運(yùn)算單元26基于各種信息(油門開度等)來計算目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，計算用于達(dá)到所計算出的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩的目標(biāo)氣缸吸入空氣量，計算目標(biāo)節(jié)流開度、目標(biāo)進(jìn)氣VVT相位角及目標(biāo)排氣VVT相位角，以作為用于達(dá)到目標(biāo)氣缸吸入空氣量的控制目標(biāo)值，并對電子控制節(jié)流器4的開度、進(jìn)氣VVTlO及排氣VVTll的相位角進(jìn)行控制，以達(dá)到各個控制目標(biāo)值。另外，控制量運(yùn)算單元26也根據(jù)需要對其它各種致動器(未圖示的EGR閥等)進(jìn)行控制。
[0042]
接下來，參照圖1及圖2，對物理模型25內(nèi)的氣缸吸入空氣量計算單元21所進(jìn)行的運(yùn)算處理(基于由AFS2測量出的吸入空氣量Qa的實際氣缸吸入空氣量Qc的計算步驟)進(jìn)行詳細(xì)說明。
首先，定義電子控制節(jié)流器4的下游一側(cè)至發(fā)動機(jī)I的各氣缸入口之間的進(jìn)氣管容積Vs [cm3]、和每單個氣缸的氣缸沖程容積Vc [cm3]。
[0043]
另外，對于發(fā)動機(jī)I的沖程數(shù)n，分別作出如下定義:由AFS2所測定出的吸入空氣量Qa[g/s]在一個沖程內(nèi)的平均值Qa (η)、氣缸吸入空氣量Qc [g/s]在一個沖程內(nèi)的平均值Qc (η)、一個沖程(四缸發(fā)動機(jī)中為180[degCA]，三缸發(fā)動機(jī)中為240[degCA])的時間T (η)[s]、進(jìn)氣歧管密度P b [g/cm3]在一個沖程內(nèi)的平均值P b (η)、以及從進(jìn)氣歧管進(jìn)入氣缸內(nèi)的空氣的體積效率修正系數(shù)Kv (η)。
[0044]
這里，若在進(jìn)氣管容積Vs所表示的區(qū)域中僅關(guān)注新鮮氣體(經(jīng)由電子控制節(jié)流器4進(jìn)入進(jìn)氣歧管的空氣)，并示出實際吸入空氣量Qa (η) T (η)與實際氣缸吸入空氣量Qc (η) T (η)的差分和進(jìn)氣歧管密度Pb(n)(平均值)的變化量的關(guān)系，則通過應(yīng)用在一個沖程間的質(zhì)量守恒定律，有下式(I)成立。
[0045]
[數(shù)學(xué)式I]
Qa (η) T (n) -Qc (η) T (η) = { P b (η) - P b (η_1)}.Vs…(I)
[0046]
其中，式⑴中，Pb(n-l)是沖程η的前一個沖程的進(jìn)氣歧管密度，Pb(n)-Pb(n-1)相當(dāng)于進(jìn)氣歧管密度變化量△ Pb。
另一方面，對于一個沖程內(nèi)的實際氣缸吸入空氣量Qc (n)T(n)，利用進(jìn)氣歧管密度P b (η)、氣缸沖程容積Vc及體積效率修正系數(shù)Kv (η)將其表示為下式(2)。
[0047]
[數(shù)學(xué)式2]
Qc (η) T (n) =Kv (η).Pb (η).Vc...(2)
[0048]
此外，在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，實際吸入空氣量Qa (η) T (η)與實際氣缸吸入空氣量Qc (η) T (η)相等，因此可以將式(2)的左邊替換為實際吸入空氣量Qa(η)Τ(η)，根據(jù)替換后的公式，可在對發(fā)動機(jī)控制常數(shù)進(jìn)行適應(yīng)時計算體積效率修正系數(shù)Kv。
[0049]
接下來，將式(2)代入式(I)來消去進(jìn)氣歧管密度Pb (η)，并對實際氣缸吸入空氣量Qc (η) T (η)進(jìn)行求解，之后利用濾波常數(shù)K，將實際氣缸吸入空氣量Qc (η) T (η)表示為下式⑶。
[0050]
[數(shù)學(xué)式3]
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)燃機(jī)的氣缸吸入空氣量推定裝置，用于推定向在節(jié)流閥下游一側(cè)的進(jìn)氣管處設(shè)置的內(nèi)燃機(jī)吸入的氣缸吸入空氣量，包括: 吸入空氣量檢測單元，該吸入空氣量檢測單元對通過所述節(jié)流閥并被吸入到所述內(nèi)燃機(jī)內(nèi)的吸入空氣量進(jìn)行檢測；以及 物理模型，該物理模型對通過所述節(jié)流閥后的空氣進(jìn)入到所述氣缸內(nèi)為止的進(jìn)氣系統(tǒng)的響應(yīng)延遲建立模型， 所述物理模型包含: 體積效率相當(dāng)值計算單元，該體積效率相當(dāng)值計算單元計算表示從所述節(jié)流閥下游一側(cè)進(jìn)入到所述內(nèi)燃機(jī)的氣缸內(nèi)的空氣量的指標(biāo)、即體積效率相當(dāng)值； 氣缸吸入空氣量計算單元，該氣缸吸入空氣量計算單元利用所述吸入空氣量、所述體積效率相當(dāng)值以及所述物理模型來計算實際被吸入到所述氣缸內(nèi)的氣缸吸入空氣量；以及進(jìn)氣管內(nèi)密度計算單元，該進(jìn)氣管內(nèi)密度計算單元計算在所述節(jié)流閥下游一側(cè)的進(jìn)氣管內(nèi)密度以及進(jìn)氣管內(nèi)密度變化量， 所述體積效率相當(dāng)值計算單元利用所述吸入空氣量、所述進(jìn)氣管內(nèi)密度以及所述進(jìn)氣管內(nèi)密度變化量來計算所述體積效率相當(dāng)值。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的氣缸吸入空氣量推定裝置，其特征在于， 包括:壓力檢測單元以及溫度檢測單元，該壓力檢測單元以及溫度檢測單元設(shè)置在所述節(jié)流閥下游一側(cè)的 進(jìn)氣管內(nèi)， 所述進(jìn)氣管內(nèi)密度計算單元利用由所述壓力檢測單元以及所述溫度檢測單元所檢測出的進(jìn)氣管內(nèi)壓力以及進(jìn)氣管內(nèi)溫度，來計算出所述進(jìn)氣管內(nèi)密度以及所述進(jìn)氣管內(nèi)密度變化量。
3.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的氣缸吸入空氣量推定裝置，其特征在于， 所述體積效率相當(dāng)值計算單元根據(jù)下式(I)來計算所述體積效率相當(dāng)值Kv， [數(shù)學(xué)式I]
4.如權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機(jī)的氣缸吸入空氣量推定裝置，其特征在于， 所述體積效率相當(dāng)值計算單元對利用所述式(I)計算出的體積效率相當(dāng)值進(jìn)一步實施濾波處理，計算出濾波后的體積效率相當(dāng)值以作為最終的體積效率相當(dāng)值。
5.如權(quán)利要求1至4中的任一項所述的內(nèi)燃機(jī)的氣缸吸入空氣量推定裝置，其特征在于， 包括計算內(nèi)部EGR率的內(nèi)部EGR率計算單元，該內(nèi)部EGR率是表示燃燒后的廢氣未從所述氣缸內(nèi)排出到排氣管外而殘留于所述氣缸內(nèi)的量的指標(biāo)， 所述內(nèi)部EGR率計算單元使用進(jìn)氣效率以及所述體積效率相當(dāng)值來計算所述內(nèi)部EGR率，該進(jìn)氣效率是所述進(jìn)氣管內(nèi)密度與所述內(nèi)燃機(jī)的氣缸內(nèi)密度之比。
6.如權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機(jī)的氣缸吸入空氣量推定裝置，其特征在于， 所述內(nèi)部EGR率計算單元根據(jù)下式(2)來計算所述內(nèi)部EGR率Regr， [數(shù)學(xué)式2]
7.如權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機(jī)的氣缸吸入空氣量推定裝置，其特征在于， 所述內(nèi)部EGR率計算單元根據(jù)下式(3)來計算所述進(jìn)氣效率Kin, [數(shù)學(xué)式3]
8.如權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃機(jī)的氣缸吸入空氣量推定裝置，其特征在于， 所述內(nèi)部EGR率計算單元將所述式(3)所使用的所述缸內(nèi)壓力Pin[kPa]近似成所述進(jìn)氣管內(nèi)壓力Pb[kPa]的二次函數(shù)。
9.如權(quán)利要求8所述的內(nèi)燃機(jī)的氣缸吸入空氣量推定裝置，其特征在于， 所述內(nèi)部EGR率計算單元使用規(guī)定曲柄角度間的進(jìn)氣管內(nèi)壓力的最大值，以作為用于對所述缸內(nèi)壓力Pin[kPa]進(jìn)行近似的所述進(jìn)氣管內(nèi)壓力Pb[kPa]。
【文檔編號】F02D41/18GK103670748SQ201310192757
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月4日
【發(fā)明者】葉狩秀樹 申請人:三菱電機(jī)株式會社